步态分析的临床应用和进展.ppt
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1、1,步态分析的临床应用进展,励建安 南京医科大学,E-mail: ,2,步行的价值,步行是人类生存的基础,是人类与其它动物区别的关键特征之一。 步行的基本功能:使用双脚从某一地方安全、有效地移动到另一地方。 步态是步行的行为特征。,3,步行中枢?,正常步行并不需要思考 然而步行的控制十分复杂: 中枢命令:皮层?脊髓?步行中枢? 身体平衡和协调控制 足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动。 任何环节的失调都可能影响步态,而某些异常也有可能被代偿或掩盖。,4,自然步态的要点,(1) 合理的步长、步宽、步频。 (2) 上身姿势稳定。 (3) 最佳能量消耗。,5,自然步态的生物力学因素,
2、具备控制肢体前向运动的肌力或机械能。 可以在足触地时有效地吸收机械能,以减小撞击,并控制身体的前向进程。 支撑相有合理的肌力及髋膝踝角度(重力方向),以及充分的支撑面(足的位置)。 摆动相有足够的推进力、充分的下肢地面廓清和合理的足触地姿势控制。,6,临床步态分析,临床步态分析旨在 通过生物力学和运动学手段,揭示步态异常的关键环节和影响因素。 协助康复评估和治疗。 协助临床诊断、疗效评估、机理研究等。,7,步行周期,支撑相(Stance phase) 早期 中期 末期 摆动相(Swing phase) 早期 中期 末期,8,步行模式,9,步行时的躯干旋转,10,肌肉的参与,11,12,运动中的
3、肌肉活动,13,早期(early stance),包括首次触地和承重反应,正常步速时大约为步行周期的10%12%。,14,首次触地,指足跟接触地面的瞬间,使下肢前向运动减速,落实足在支撑相的位置。 首次触地的部位为足跟。 参与的肌肉主要包括胫前肌、臀大肌、腘绳肌。 首次触地异常是造成支撑相异常的最常见原因之一。,15,承重反应,指首次触地之后重心由足跟向全足转移的过程,骨盆运动在此期间趋向稳定。 参与的肌肉包括股四头肌、臀中肌、腓肠肌。 支撑足首次触地及承重反应期相当于对侧足的减重反应和足离地。由于此时双足均在地面,又称之为双支撑相。,16,承重反应期的骨盆倾斜和臀大肌作用,17,胫骨在支撑相
4、的前倾趋向,18,小腿三头肌对胫骨前倾的控制,19,双支撑相,双支撑相的时间与步行速度成反比。 跑步时双支撑相消失,表现为双足腾空。 首次触地时GRF一般相当于体重和加速度的综合,正常步速时为体重的120%140%。步速越快,GRF越高。 下肢承重能力降低时可以通过减慢步速,减少肢体首次触地负荷。 缓慢步态的GRF等于体重。,20,中期(mid stance),支撑足全部着地,对侧足处于摆动相,是唯一单足支撑全部重力的时相,正常步速时大约为步行周期的38%40%。 主要功能是保持膝关节稳定,控制胫骨前向惯性运动,为下肢前进做准备。 参与的肌肉主要为腓肠肌和比目鱼肌。 下肢承重力小于体重或身体不
5、稳定时此期缩短,以将重心迅速转移到另一足,保持身体平衡。,21,22,末期(terminal stance),指下肢主动加速蹬离(push off)的阶段,开始于足跟抬起,结束于足离地。 身体重心向对侧下肢转移,又称为摆动前期。在缓慢步行时可以没有蹬离,而只是足趾离开地面,称之为足趾离地 (toe off)。对侧足处于支撑相早期,属于双支撑相,约为步行周期的10%12%。 参与的肌肉主要为腓肠肌和比目鱼肌(等长收缩)、股四头肌和髂腰肌(向心性收缩)。,23,24,摆动相,足在空中向前摆动的时相 占步行周期的40%,25,早期(initial swing),主要的动作为足廓清地面和屈髋带动屈膝,
6、加速肢体前向摆动,占步行周期13%15%。 参与的肌肉主要为胫前肌、髂腰肌、股四头肌。如果廓清地面障碍(如足下垂),或加速障碍(髂腰肌和股四头肌肌力不足),将影响下肢前向摆动,导致步态异常。,26,中期(mid swing),足廓清仍然是主要任务,占步行周期的10%。参与的肌肉主要为胫前肌,保持踝关节背屈。,27,末期(terminal swing),主要任务是下肢前向运动减速,准备足着地的姿势,占步行周期的15%。 参与的肌肉包括腘绳肌、臀大肌、胫前肌、股四头肌。,28,跖筋膜的作用,29,足趾的作用,30,关节挛缩对步行能量消耗的影响,31,踝关节屈曲,踝关节跖屈 首次触地障碍 能量消耗增
7、加 支撑末期屈髋屈膝增加,32,膝关节屈曲,33,髋关节屈曲,髋后伸受限 运动能量消耗增加,34,下肢关节融合对步行效率的影响,35,Eadweard Muybridge 1830-1904,36,Father of Gait Analysis (in US),1872,37,First Motion Pictures 1870s,38,Falcon Analog Camera Introduced in 1996,SPECIFICATIONS FPS Resolution 60 640 x 480 120 640 x 480 240 640 x 240,39,SPECIFICATIONS F
8、PS Resolution 1-200 Frames/second PoE: Power over Ethernet Portable systems,hawk-i Digital Camera Introduced in 2005,40,41,Simplify Gait Graphs: Color Normal Bars ?,42,江苏省人民医院临床生物力学实验室,43,44,45,46,47,运动学分析,运动学(Kinematics)是步行时肢体运动时间和空间变化规律的研究方法,主要包括: 步行时间与空间测定 肢体节段性运动方向测定,48,节段性运动测定,节段性运动测定是指对步行时特定关节
9、或运动中心的多维动态分析,即步行时关节各方向活动角度的动态变化及其与步行时相之间的关系,从而可以剖析运动障碍的具体环节和部位,以及各环节之间的关系。 进行节段性分析必须要能够分解受试者的动作,并同时从多维方向进行观察,因此必须使用必要的仪器。,49,时间/空间参数测定,足印法: 是步态分析最早期和简易的方法之一。在足底涂上墨汁,在步行通道(一般为46 m)铺上白纸。受试者走过白纸,留下足迹,便可以测量距离。也可以在黑色通道上均匀撒上白色粉末,让患者赤足通过通道,留下足迹。步行同时用秒表记录时间。这种方式不需要复杂设备,但是十分耗时。,50,51,电子步态测定装置,4-6米 10万个压力传感器
10、瞬时测定所有步行时间/空间参数,52,主要参数,步长:指一足着地至对侧足着地的平均距离。 步长时间 步幅:一足着地至同一足再次着地的距离。 步行周期:指平均步幅时间(stride time)。 步频:指平均步数(步/min)。 步速:指步行的平均速度(m/s) 。 步宽:两脚跟中心点或重力点之间的水平距离。 足偏角:足中心线与同侧步行直线之间的夹角。,53,运动学分析-Kinematics,54,55,步动力学数据,56,57,Simplify Gait Graphs: Color Normal Bars ?,58,动力学分析,动力学(kenetics)分析是对步行时作用力、反作用力强度、方向
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